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Il sogno di Einstein: misurato con grande precisione il redshift gravitazionale del Sole

Secondo la teoria della relatività generale, pubblicata da Albert Einstein tra il 1915 e il 1916, la gravità modifica la struttura vera e propria del continuo spazio-temporale. Nulla sfugge a questa inesorabile morsa gravitazionale, nemmeno la luce che emessa da una sorgente deve vincere l’attrazione gravitazionale della sorgente stessa: il redshift gravitazionale. Così le particelle di luce solare devono vincere l’attrazione gravitazionale del Sole, perdendo un po’ di energia, e di conseguenza lo spettro di lunghezze d’onde si sposta leggermente verso il rosso.

Un effetto molto, ma molto piccolo, nel caso del Sole stimato da Einstein intorno a due milionesimi della lunghezza d’onda, che fu misurato per la prima volta in laboratorio nel 1959 nell’esperimento Pound-Rebka. Finalmente, dopo numerosi tentativi nel corso di vari decenni, un nuovo studio ha confermato il redshift gravitazionale del Sole con accuratezza mai raggiunta prima grazie ad una serie di osservazioni effettuate con lo strumento HARPS (High Accuracy Radial-velocity Planet Searcher) sul telescopio di 3.6 metri presso l’osservatorio ESO di La Silla, in Cile.

«Unendo la precisione dello strumento HARPS con il Laser Frequency Comb, siamo riusciti a misurare con grande accuratezza la posizione delle linee del ferro nello spettro solare», spiega Jonay González Hernández, ricercatore presso l’Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) e primo autore dell’articolo. «Questo ci ha permesso di verificare una delle predizioni della teoria della relatività generale di Einstein, il redshift gravitazionale, con una precisione di solo pochi metri al secondo». La nuova misura corrisponde a 638 ± 6 metri al secondo, da confrontare con il valore teorico di 633 metri al secondo.

«Il primo test pensato da Einstein per dimostrare la sua teoria è stato proprio quello di misurare il redshift gravitazionale del Sole», spiega Paolo Molaro, astrofisico presso l’INAF di Trieste, tra gli autori dello studio pubblicato sulla rivista Astronomy & Astrophysics.  «A questo scopo fu costruita una torre solare, tra il 1921 e il 1924, a Potsdam, la ‘Torre di Einstein’, ma il tentativo fallì a causa dei moti convettivi del gas nell’atmosfera solare, al tempo sconosciuti e che oscuravano l’effetto gravitazionale», continua Molaro. «La teoria ha avuto moltissime conferme, dalle lenti gravitazionali al buco nero dell’Event Horizon Telescope, ed è normalmente applicata nel GPS, ma solo ora, dopo quasi un secolo, il progresso teorico nella comprensione dell’atmosfera solare e quello sperimentale, con la costruzione di spettrografi calibrati con il Laser Frequency Comb, hanno permesso di misurare con un’accuratezza senza precedenti il redshift gravitazionale del Sole».

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Astronomy & Astrophysics nell’articolo The solar gravitational redshift from HARPS-LFC Moon spectra. A test of the General Theory of Relativity

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